CN107710420A - 光电转换装置 - Google Patents

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Abstract

在光电转换装置(1)中，在半导体基板(101)的一个面侧交替地配置有第一非晶质半导体部(102n)和第二非晶质半导体部(102p)。在第一非晶质半导体部(102n)和第二非晶质半导体部(102p)分别配置有至少一个第一非晶质半导体层(1020n)和第二非晶质半导体层(1020p)。在一个第一非晶质半导体层(1020n)之上，间隔地配置有多个第一电极(103n)，在一个第二非晶质半导体层(1020p)之上，间隔地配置有多个第二电极(103p)。

Description

光电转换装置
技术领域
本发明涉及光电转换装置。
背景技术
日本特开2010－283406号公报中，公开了背面电极型太阳光电池。该背面电极型太阳光电池在单晶硅基板的背面形成有非晶硅层，在其之上，使用金属掩模交替地形成n型非晶质半导体层和p型非晶质半导体层。然后，使用金属掩模在n型非晶质半导体层和p型非晶质半导体层上分别形成电极。
发明内容
在日本特开2010－283406号公报中，在形成p型非晶质半导体层、n型非晶质半导体层以及电极时，硅基板的厚度越薄，由于p型非晶质半导体层、n型非晶质半导体层以及电极的应力，硅基板越翘曲、弯曲。尤其是电极与p型非晶质半导体层及n型非晶质半导体层相比应力大，因此由电极的应力造成的影响大。
本发明的目的在于，提供即使在使用厚度薄的半导体基板的情况下，也能够减轻电极的应力，抑制半导体基板的翘曲、弯曲的光电转换装置。
本发明所涉及的光电转换装置包括：半导体基板；第一非晶质半导体部，其形成于所述半导体基板的一个面侧，形成有至少一个第一非晶质半导体层，所述第一非晶质半导体层具有第一导电类型；第二非晶质半导体部，其形成于所述半导体基板的所述一个面侧，且在所述半导体基板的面内方向与所述第一非晶质半导体部相邻地形成，形成有至少一个第二非晶质半导体层，所述第二非晶质半导体层具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；多个第一电极，其相间隔地配置于所述第一非晶质半导体部之上；以及多个第二电极，其相间隔地配置于所述第二非晶质半导体部之上，在一个所述第一非晶质半导体层之上，配置有多个所述第一电极，在一个所述第二非晶质半导体层之上，配置有多个所述第二电极。
根据本发明，即使在使用厚度薄的半导体基板的情况下，也能够减轻电极的应力，抑制半导体基板的翘曲、弯曲。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的光电转换装置的平面的示意图。
图2是示出图1所示的光电转换装置的A－A截面的示意图。
图3A是例示出p型非晶质半导体层的截面构造的示意图。
图3B是例示出p型非晶质半导体层的其他截面构造的示意图。
图3C是例示出p型非晶质半导体层的其他截面构造的示意图。
图3D(a)是表示测量从i型非晶质半导体层与硅基板表面的界面到非晶质半导体层表面的膜厚的结果的示意图。图3D(b)是表示重新描绘图3D(a)所示的膜厚的结果的示意图。
图4是表示第一实施方式中的配线片的平面的示意图。
图5A(a)是示出测量对p型电极间的距离d1为300μm和500μm的光电转换装置照射激光而得到的电流的结果的图。图5A(b)是成为图5A(a)的测量对象的光电转换装置的截面图。
图5B是示出测量对距离d1为200μm～700μm之间的光电转换装置照射激光而得到的电流的结果的图。
图6A是说明图1所示的光电转换装置的制造工序的图，是在硅基板形成了纹理的状态的截面图。
图6B是示出在图6A所示的硅基板的受光面形成了抗反射膜的状态的截面图。
图6C是在图6B所示的硅基板的背面形成了i型非晶质半导体层与p型非晶质半导体层的状态的截面图。
图6D是在图6C所示的硅基板的背面形成了n型非晶质半导体层的状态的截面图。
图6E是在图6D所示的p型非晶质半导体层及n型非晶质半导体层上形成了电极的状态的截面图。
图7是表示在图6C的工序中形成p型非晶质半导体层时使用的金属掩模的平面的示意图。
图8是表示在图6D的工序中形成n型非晶质半导体层时使用的金属掩模的平面的示意图。
图9是表示在图6E的工序中形成电极时使用的金属掩模的平面的示意图。
图10A是例示出使用金属掩模形成的电极的端部的形状的示意图。
图10B是例示出使用金属掩模形成的电极的端部的形状的示意图。
图10C是例示出使用金属掩模形成的电极的端部的形状的示意图。
图11是示出在硅基板上能以已定的位置精度配置金属掩模的金属掩模的纵横比和磁场的关系的图。
图12A是表示第二实施方式所涉及的光电转换装置的平面的示意图。
图12B是示出图12A所示的光电转换装置的C－C截面的示意图。
图13A是表示在形成图12A所示的光电转换装置的p型非晶质半导体层时使用的金属掩模的平面的示意图。
图13B是表示在形成图12A所示的光电转换装置的n型非晶质半导体层时使用的金属掩模的平面的示意图。
图14A是表示第三实施方式所涉及的光电转换装置的平面的示意图。
图14B是示出图14A所示的光电转换装置的D－D截面的示意图。
图15是表示在形成图14A所示的光电转换装置的电极时使用的金属掩模的平面的示意图。
图16A是表示第四实施方式所涉及的光电转换装置的平面的示意图。
图16B是示出图16A所示的光电转换装置的E－E截面的示意图。
图17(a)是表示在形成图16A所示的光电转换装置的p型非晶质半导体层时使用的金属掩模的平面的示意图。图17(b)是示出图17(a)所示的金属掩模的F－F截面的示意图。
图18A是表示第五实施方式所涉及的光电转换装置的平面的示意图。
图18B是示出图18A所示的光电转换装置的G－G截面的示意图。
图19是在硅基板的背面形成了i型非晶质半导体层的状态的截面图。
图20是在图19所示的i型非晶质半导体层上形成了p型非晶质半导体层的状态的截面图。
图21是示出第六实施方式所涉及的光电转换模组的构成的概略图。
图22A是示出具备第六实施方式的光电转换装置的太阳光发电系统的构成的概略图。
图22B是示出图22A所示的太阳光发电系统的其他构成例的概略图。
图23是示出图22A所示的光电转换模组阵列的构成的概略图。
图24A是示出具备第七实施方式的光电转换装置的太阳光发电系统的构成的概略图。
图24B是示出图24A所示的太阳光发电系统的其他构成例的概略图。
具体实施方式
本发明的一实施方式所涉及的光电转换装置包括：半导体基板；第一非晶质半导体部，其形成于所述半导体基板的一个面侧，形成有至少一个第一非晶质半导体层，所述第一非晶质半导体层具有第一导电类型；第二非晶质半导体部，其形成于所述半导体基板的所述一个面侧，且在所述半导体基板的面内方向与所述第一非晶质半导体部相邻地形成，形成有至少一个第二非晶质半导体层，所述第二非晶质半导体层具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；多个第一电极，其相间隔地配置于所述第一非晶质半导体部之上；以及多个第二电极，其相间隔地配置于所述第二非晶质半导体部之上，在一个所述第一非晶质半导体层之上，配置有多个所述第一电极，在一个所述第二非晶质半导体层之上，配置有多个所述第二电极(第一构成)。
根据第一构成，在基板的一个面侧，在面内方向相邻地形成第一非晶质半导体部和第二非晶质半导体部，第一非晶质半导体部和第二非晶质半导体部分别形成至少一个第一非晶质半导体层和第二非晶质半导体层。在第一非晶质半导体部上，相间隔地配置有多个第一电极，在第二非晶质半导体部上，相间隔地配置有多个第二电极。在一个第一非晶质半导体层之上，配置有多个第一电极，在一个第二非晶质半导体层之上，配置有多个第二电极。因此，在一个第一非晶质半导体层和一个第二非晶质半导体层，形成第一电极和第一电极之间、第二电极和第二电极之间的电极间区域。由于电极间区域，第一电极和第二电极的自重所导致的应力、这些电极的内部应力变小，因此，能够抑制电极的应力所导致的半导体基板的翘曲、弯曲。
第二构成所涉及的光电转换装置也可设为：在第一构成中，所述第一非晶质半导体部形成相间隔地配置的多个第一非晶质半导体层，在所述多个第一非晶质半导体层的每一个上，配置有至少一个所述第一电极，所述第二非晶质半导体部形成相间隔地配置的多个第二非晶质半导体层，在所述多个第二非晶质半导体层的每一个上，配置有至少一个所述第二电极。
根据第二构成，第一非晶质半导体部间隔地形成多个第一非晶质半导体层，第二非晶质半导体部间隔地形成多个第二非晶质半导体层。因此，与一连串地形成第一非晶质半导体层和第二非晶质半导体层的情况相比，第一非晶质半导体层和第二非晶质半导体层的应力所导致的半导体基板的翘曲、弯曲被抑制。
另外，第三构成所涉及的光电转换装置可设为：在第一构成中，所述第一非晶质半导体部及所述第二非晶质半导体部中的至少一者的半导体部在该半导体部的第一非晶质半导体层或第二非晶质半导体层的半导体层上，至少具有一个沿所述面内方向形成的第一沟状部，在隔着所述第一沟状部相邻的所述半导体层的每一个上表面上，配置有至少一个所述第一电极或所述第二电极。
根据第三构成，在第一非晶质半导体部和第二非晶质半导体部中的至少一者的半导体部的半导体层形成第一沟状部。由此，第一沟状部的半导体层的膜厚与第一沟状部以外的区域相比变薄，该半导体层的应力被缓和，该半导体层的应力所导致的半导体基板的翘曲、弯曲被减轻。另外，第一沟状部的半导体层的膜厚变薄，因此该部分的掺杂物浓度变得比其他区域高。其结果，该半导体层的导电性变高，能够使在该半导体层的第一沟状部产生的载子的收集效率提高。
另外，第四构成所涉及的光电转换装置可设为：在第三构成中，还具备在所述半导体基板的所述一个面、与所述第一非晶质半导体部及所述第二非晶质半导体部之间形成的本征非晶质半导体层，所述本征非晶质半导体层在与所述第一沟状部对应的位置具有第二沟状部。
根据第四构成，本征非晶质半导体层中，在与第一沟状部对应的位置形成第二沟状部。因此，与在本征非晶质半导体层未设有第二沟状部的情况相比，半导体的一个面上的第二沟状部的膜厚变薄，从而能够减轻本征非晶质半导体层的应力，进一步抑制对半导体基板施加的应力。
另外，第五构成所涉及的光电转换装置可设为：在第一到第四的任一构成中，相邻的所述第一电极和所述第一电极之间或相邻的所述第二电极和所述第二电极之间的距离为500μm以下。
根据第五构成，能够使在第一非晶质半导体部上的第一电极和第一电极之间、第二非晶质半导体部上的第二电极和第二电极之间的电极间区域产生的载子的收集效率提高。
第六构成所涉及的光电转换装置可设为：在第一到第五的任一构成中，所述半导体基板具有所述第一导电类型，在所述第一非晶质半导体部上配置的所述第一电极的数量多于在所述第二非晶质半导体部上配置的所述第二电极的数量。
根据第六构成，能够抑制载子的消灭，并且抑制电极的应力所导致的半导体基板的翘曲、弯曲。
第七构成所涉及的光电转换装置可设为：在第一到第六的任一构成中，在所述第一非晶质半导体层及所述第二非晶质半导体层中的至少一者的半导体层或者在所述第一电极及所述第二电极中的至少一者的电极中的所述多个第一电极或所述多个第二电极的排列方向的长度为与所述排列方向正交的方向的长度的300倍以下。
根据第七构成，能够缓和对半导体基板施加的应力，抑制半导体基板的翘曲、弯曲。
以下，参照附图，详细说明本发明的光电转换装置的实施方式。在本说明书中，光电转换装置包含光电转换元件、使用光电转换元件的光电转换模组、具备光电转换模组的太阳光电池发电系统。对图中相同或者相当的部分，附加相同符号而不重复其说明。此外，为了容易理解说明，在以下参照的附图中，简化或者示意化地示出结构，或者省略一部分的结构部件。另外，各图所示的结构部件间的尺寸比不一定表示实际的尺寸比。
＜第一实施方式＞
图1是示出第一实施方式所涉及的光电转换装置的平面的示意图。另外，图2是示出图1所示的光电转换装置1的A－A截面的示意图。
如图1、图2所示，光电转换装置1包括：硅基板101、i型非晶质半导体层102i、n型非晶质半导体部102n、p型非晶质半导体部102p、电极103、抗反射膜104。
硅基板101例如是n型的单晶硅基板。硅基板101的厚度例如是100～150μm。
如图2所示，以覆盖硅基板101的一个(Z轴负方向侧)面的方式形成抗反射膜104。抗反射膜104是例如依次层压厚度20nm左右的氧化硅膜、厚度60nm左右的氮化硅膜而得到的。抗反射膜104使硅基板101的表面反射率降低，使短路电流增加。在以下的说明中，将形成有抗反射膜104的面称为受光面，将另一(Z轴正方向侧)面称为背面。
另外，在硅基板101的背面，形成有i型非晶质半导体层102i。i型非晶质半导体层102i是实质上本征的且含有氢的非晶质半导体的膜。i型非晶质半导体层102i例如由i型非晶硅、i型非晶硅锗、i型非晶锗、i型非晶硅碳化物、i型非晶硅氮化物、i型非晶硅氧化物、i型非晶硅碳氧化物等构成。i型非晶质半导体层102i的厚度例如是10nm以下。如果i型非晶质半导体层102i的膜厚变得比10nm薄，则钝化性会降低，但如果使i型非晶质半导体层102i的膜厚变厚，则串联电阻成分会变高。因此，如果考虑到钝化性及串联电阻成分，那么i型非晶质半导体层102i的膜厚优选为10nm以下。
在i型非晶质半导体层102i上，形成有p型非晶质半导体部102p和n型非晶质半导体部102n。如图1所示，在硅基板101上，在Y轴方向交替地配置有p型非晶质半导体部102p和n型非晶质半导体部102n。
如图1所示，在p型非晶质半导体部102p形成有具有大致长方形形状的3个p型非晶质半导体层1020p。另外，在n型非晶质半导体部102n形成有具有大致长方形形状的4个n型非晶质半导体层1020n。此外，p型非晶质半导体部102p和n型非晶质半导体部102n分别形成至少一个p型非晶质半导体层1020p和n型非晶质半导体层1020n即可，p型非晶质半导体层1020p和n型非晶质半导体层1020n的数量并不限定于此。
如图1所示，在硅基板101上，分别在X轴方向间隔地配置有3个p型非晶质半导体层1020p和4个n型非晶质半导体层1020n。另外，相邻的n型非晶质半导体层1020n和n型非晶质半导体层1020n之间的位置和相邻的p型非晶质半导体层1020p和p型非晶质半导体层1020p之间的位置在X轴方向错开。在该例中，相邻的n型非晶质半导体层1020n之间的距离和相邻的p型非晶质半导体层1020p之间的距离分别为约2mm以下，比在硅基板101产生的载子(电子及正电洞)的扩散长度(例如约为2mm)更短。因而，根据这样的构成，能够抑制载子的再结合，使载子的收集效率提高。
n型非晶质半导体层1020n是含有氢的n型的非晶质半导体层。n型非晶质半导体层1020n可以是例如含有磷(P)作为杂质的n型非晶硅、n型非晶硅锗、n型非晶锗、n型非晶硅碳化物、n型非晶硅氮化物、n型非晶硅氧化物、n型非晶硅氮氧化物、n型非晶硅碳氧化物等。n型非晶质半导体层1020n的厚度例如是5～20nm。
p型非晶质半导体层1020p是含有氢的p型的非晶质半导体层。p型非晶质半导体层1020p可以是例如含有硼(B)作为杂质的p型非晶硅、p型非晶硅锗、p型非晶锗、p型非晶硅碳化物、p型非晶硅氮化物、p型非晶硅氧化物、p型非晶硅氮氧化物、p型非晶硅碳氧化物等。p型非晶质半导体层1020p的厚度例如是5～20nm。
此外，在本说明书中，在非晶质半导体中，也可以包含微晶相。微晶相包含平均粒径为1～50nm的晶体。
然后，如图1及图2所示，在p型非晶质半导体层1020p和n型非晶质半导体层1020n上，分别形成有具有大致长方形形状的电极103。下面，在区别p型非晶质半导体层1020p上形成的电极103和n型非晶质半导体层1020n上形成的电极103时，表示为p型电极103p和n型电极103n。
本实施方式中，以一p型非晶质半导体部102p上配置的p型电极103p的数量达到该p型非晶质半导体部102p的p型非晶质半导体层1020p的数量以上的方式，在各p型非晶质半导体层1020p上配置p型电极103p。
另外，同样地，以一n型非晶质半导体部102n上配置的n型电极103n的数量达到该n型非晶质半导体部102n的n型非晶质半导体层1020n的数量以上的方式，在各n型非晶质半导体层1020n上配置n型电极103n。
也就是说，在图1的例中，在一个p型非晶质半导体部102p的3个p型非晶质半导体层1020p的每个上，各设有2个p型电极103p，从而配置有p型非晶质半导体层1020p的数量以上的p型电极103p。另外，在一个n型非晶质半导体部102n的4个n型非晶质半导体层1020n的每个上，各设有1或2个n型电极103n，从而配置有n型非晶质半导体层1020n的数量以上的n型电极103n。
通过像这样构成，在p型非晶质半导体部102p上，p型电极103p和p型电极103p之间的电极间区域形成5个，在n型非晶质半导体部102n上，n型电极103n和n型电极103n之间的电极间区域形成5个。存在越多电极间区域，越能够使电极103的自重所导致的应力、电极103的内部应力减小，从而即使在使用厚度为200μm以下的硅基板101的情况下，也能够抑制硅基板101的翘曲、弯曲。
另外，在该例中，分离地配置p型非晶质半导体部102p的p型非晶质半导体层1020p，分离地配置n型非晶质半导体部102n的n型非晶质半导体层1020n。因此，由于p型非晶质半导体层1020p和p型非晶质半导体层1020p之间的区域(下面，称为分离区域Sp)、n型非晶质半导体层1020n和n型非晶质半导体层1020n之间的区域(下面，称为分离区域Sn)的存在，能够缓和对硅基板101施加的p型非晶质半导体层1020p及n型非晶质半导体层1020n的应力，进一步抑制硅基板101的翘曲、弯曲。
此外，优选为在p型非晶质半导体部102p及n型非晶质半导体部102n上分别配置有电极103。其原因在于，如果在相邻的p型非晶质半导体部102p和n型非晶质半导体部102n之间的间隙区域、分离区域Sp、以及分离区域Sn形成电极103，在这些区域中，经i型非晶质半导体层102i，pn接合的漏电流增大。
另外，如图1所示，相邻的n型电极103n与p型电极103p隔着距离L地形成。另外，如图2所示，在一个p型非晶质半导体部102p上配置的p型电极103p分别隔着距离d1地形成。另外，在一个n型非晶质半导体部102n上配置的n型电极103n分别隔着距离d1地形成。根据后述的理由，距离d1优选为500μm以下。
n型电极103n、p型电极103p例如由Ag(银)、Ni(镍)、Al(铝)、Cu(铜)、Sn(锡)、Pt(铂)、Au(金)、Ti(钛)等金属、ITO等氧化物导电体膜、或者这些金属的合金、或者这些金属的层压膜构成。n型电极103n和p型电极103p优选用导电率高的金属构成。n型电极103n和p型电极103p的厚度例如为50nm～1μm左右。
在本实施方式中，例如，p型非晶质半导体层1020p也可以具有图3A所示的截面构造。下面，对该截面构造进行具体说明。如图3A所示，p型非晶质半导体层1020p在p型非晶质半导体层1020p的面内方向(宽度方向)上，具有平坦区域FT和膜厚减少区域TD。平坦区域FT由p型非晶质半导体层1020p中具有最厚的膜厚并且膜厚大致一定的部分构成。
在将平坦区域FT的两端的点设为A点，并将膜厚的减少率从第一减少率变化到大于第一减少率的第二减少率的点设为B点时，膜厚减少区域TD是在p型非晶质半导体层1020p的面内方向从A点到B点的区域。
然后，膜厚减少区域TD在p型非晶质半导体层1020p的面内方向被配置在平坦区域FT的两侧。
p型非晶质半导体层1020p具有膜厚减少区域TD是因为，如后所述，使用金属掩模通过等离子体CVD法来形成p型非晶质半导体层1020p。膜厚减少区域TD具有比平坦区域FT薄的膜厚，因此膜厚减少区域TD的掺杂物浓度比平坦区域FT的掺杂物浓度高。
然后，与p型非晶质半导体层1020p的平坦区域FT的整体和膜厚减少区域TD的一部分相接地配置电极103p。
此外，图3A中例示出p型非晶质半导体层1020p，但在本发明的实施方式中，p型非晶质半导体层1020p及n型非晶质半导体层1020n中的至少一者具有膜厚减少区域即可。在n型非晶质半导体层1020n具有与图3A相同的构造的情况下，与n型非晶质半导体层1020n的平坦区域FT的整体和膜厚减少区域TD的一部分相接地配置n型电极103n。
其结果，载子(正电洞)经p型非晶质半导体层1020p而到达p型电极103p时的电阻与形成在i型非晶质半导体层102i的面内方向具有一定的膜厚的p型非晶质半导体层的情况相比，电阻变低。另外，载子(电子)经n型非晶质半导体层1020n而到达n型电极103n时的电阻与形成在i型非晶质半导体层102i的面内方向具有一定的膜厚的n型非晶质半导体层的情况相比，电阻变低。因而，能够提高光电转换装置1的转换效率。
此外，p型电极103p也可与p型非晶质半导体层1020p的膜厚减少区域TD的整体相接，n型电极103n也可与n型非晶质半导体层1020n的膜厚减少区域TD的整体相接。
另外，p型非晶质半导体层1020p也可具有例如图3B所示的截面构造，来代替图3A所示的截面构造。参照图3B，光电转换装置1也可具备p型非晶质半导体层1021p来代替p型非晶质半导体层1020p，并具备p型电极1031p来代替p型电极103p。
在p型非晶质半导体层1021p中，将膜厚为最大的点设为C点，将膜厚的减少率从第一减少率变化到大于第一减少率的第二减少率的点设为D点。在这种情况下，膜厚减少区域TD是在p型非晶质半导体层1021p的面内方向从C点到D点的区域。
然后，p型非晶质半导体层1021p在p型非晶质半导体层1021p的面内方向具有2个膜厚减少区域TD。2个膜厚减少区域TD在p型非晶质半导体层1021p的面内方向相互相接地配置。
p型电极1031p与2个膜厚减少区域TD中的一个膜厚减少区域TD的一部分和另一膜厚减少区域TD的一部分相接地配置。
另外，光电转换装置1也可以具备由与图3B所示的p型非晶质半导体层1021p相同的构造构成的n型非晶质半导体层，来代替n型非晶质半导体层1020n。
通过这样构成，载子(正电洞)经p型非晶质半导体层1021p而到达p型电极1031p时的电阻与形成在i型非晶质半导体层102i的面内方向具有一定的膜厚的p型非晶质半导体层的情况相比，电阻变低。另外，载子(电子)经具有与p型非晶质半导体层1021p相同的构造的n型非晶质半导体层而到达n型电极时的电阻与形成在i型非晶质半导体层102i的面内方向具有一定的膜厚的n型非晶质半导体层的情况相比，电阻变低。因而，能够提高光电转换装置1的转换效率。
此外，p型电极1031p也可以在p型非晶质半导体层1021p、以及具有与p型非晶质半导体层1021p相同的构造的n型非晶质半导体层中，与2个膜厚减少区域TD的整体相接地配置。
另外，p型非晶质半导体层1020p也可以具有例如图3C所示的截面构造来代替图3A所示的截面构造。参照图3C，光电转换装置1也可以具备p型非晶质半导体层1022p来代替p型非晶质半导体层1020p，具备p型电极1032p来代替p型电极103p。
在p型非晶质半导体层1022p中，将膜厚为最大的点设为E点，将膜厚的减少率从第一减少率变化到大于第一减少率的第二减少率的点设为F点，将膜厚的变化率的符号从负变化到正的点设为G点。在这种情况下，膜厚减少区域TD1是在p型非晶质半导体层1022p的面内方向从E点到F点的区域，膜厚减少区域TD2是在p型非晶质半导体层1022p的面内方向从E点到G点的区域。
因此，p型非晶质半导体层1022p在p型非晶质半导体层1022p的面内方向具有2个膜厚减少区域TD1与2个膜厚减少区域TD2。
2个膜厚减少区域TD2被配置成p型非晶质半导体层1022p的面内方向的膜厚分布相对于通过G点的线而对称。2个膜厚减少区域TD1在p型非晶质半导体层1022p的面内方向配置在2个膜厚减少区域TD2的两侧。
p型电极1032p与2个膜厚减少区域TD2的整体、一个膜厚减少区域TD1的一部分以及另一膜厚减少区域TD1的一部分相接地配置。
另外，光电转换装置1也可以具备由与图3C所示的p型非晶质半导体层1022p相同的构造构成的n型非晶质半导体层，来代替n型非晶质半导体层1020n。
通过这样构成，载子(电子)经n型非晶质半导体层而到达n型电极103n时的电阻与形成在i型非晶质半导体层102i的面内方向具有一定的膜厚的n型非晶质半导体层的情况相比，电阻变低。另外，载子(正电洞)经p型非晶质半导体层1022p而到达p型电极1032p时的电阻与形成在i型非晶质半导体层102i的面内方向具有一定的膜厚的n型非晶质半导体层的情况相比，电阻变低。因而，能够提高光电转换装置1的转换效率。
此外，p型电极1032p也可以在p型非晶质半导体层1022p以及具有与p型非晶质半导体层1022p相同的构造的n型非晶质半导体层中，与2个膜厚减少区域TD1的整体和2个膜厚减少区域TD2的整体相接地配置。
像这样，光电转换装置1包括具有膜厚减少区域TD(TD1、TD2)的p型非晶质半导体层及n型非晶质半导体层。而且，在本发明的实施方式中，膜厚减少区域由膜厚减少区域TD、TD1、TD2中的任一个构成。
因而，在将p型非晶质半导体层或者n型非晶质半导体层的膜厚为最大的点设为第一点、并将在p型非晶质半导体层或者n型非晶质半导体层的面内方向膜厚的减少率从第一减少率变化到大于第一减少率的第二减少率的点、或者膜厚的变化率的符号从负变化到正的点设为第二点时，膜厚减少区域是在p型非晶质半导体层或者n型非晶质半导体层的面内方向从第一点到第二点的区域。
在上述例子中，说明了硅基板101的表面是平坦的情况，但实际上，在硅基板101上，由于为了除去损伤层而进行的蚀刻的影响等，有时在未形成有纹理的面也存在1μm左右的凹凸。在这里，对在硅基板101的表面存在凹凸的情况下的非晶质半导体层的膜厚的测量方法进行说明。
在表面形成有凹凸的硅基板101上形成i型非晶质半导体层102i，在i型非晶质半导体层102i上形成具有膜厚减少区域的n型非晶质半导体层1020n或者p型非晶质半导体层1020p。然后，使用扫描电子显微镜(SEM)或者透射电子显微镜(TEM)来对该硅基板101的截面照片进行摄影。根据摄影结果，能够容易地确认i型非晶质半导体层102i与硅基板101的界面。图3D(a)是表示对从i型非晶质半导体层102i与硅基板101表面的界面S到n型非晶质半导体层1020n或者p型非晶质半导体层1020p的表面为止的膜厚h进行测量而得到的结果的示意图。通过重新描绘图3D(a)所示的各膜厚h，能够如图3D(b)所示地表示图3D(a)所示的各膜厚h。也就是说，将硅基板101的表面设为大致平坦的表面，能够特定非晶质半导体层(n型非晶质半导体层、p型非晶质半导体层)的膜厚。
另外，在使用在硅基板101的两面形成有纹理的基板的情况下，也通过与上述相同的方法来测量纹理上的膜厚并重新描绘，从而能够判断膜厚减少区域。
此外，硅晶圆的未形成有纹理构造的面具有最大2μm左右的高低差，但如果与形成有纹理构造的面(最大几十μm的高低差)相比，则高低差非常小，基本是平坦的。
因而，如果考虑与后述的配线片等外部配线接触的容易程度以及发生电极103间短路的难度，则i型非晶质半导体层102i、n型非晶质半导体层1020n及p型非晶质半导体层1020p等本来优选形成在比较平坦的背面(未形成有纹理构造面)上。但是，为了将入射光高效地封入硅基板101，优选在硅基板101的背面形成纹理，进而，通过在硅基板101的背面具有纹理构造，硅基板101的表面积增加(1.7倍左右)，能够降低接触电阻。另外，在仅在硅基板101的单面具有纹理构造的情况下，在进行向异性蚀刻时，需要对不形成纹理的面进行保护的工序。另一方面，在硅基板101的两面形成纹理构造的情况下，不需要保护硅基板101的两面，因此能够减少处理工数。
接下来，对进行光电转换装置1的模组化的情况下的构成进行说明。在将光电转换装置1进行模组化时，将光电转换装置1与外部配线电路(以下，称为配线片)电连接。图4是放大了本实施方式中的配线片的一部分的示意图。
配线片300在绝缘性基板301上形成n型用配线材料302n和p型用配线材料302p。
绝缘性基板301是绝缘性材料即可，可以采用例如聚对酞酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯硫(PPS)、聚氟乙烯(PVF)、聚酰亚胺等。绝缘性基板301的膜厚没有特别限定，优选为25μm以上、150μm以下左右。另外，绝缘性基板301可以是1层构造，也可以是2层以上的多层构造。
n型用配线材料302n和p型用配线材料302p具有梳齿形状，隔着已定间隔地交替配置。在光电转换装置1的背面形成的n型电极103n和p型电极103p分别与n型用配线材料302n和p型用配线材料302p接合。在绝缘性基板301的表面，形成有连接用配线(省略图示)。通过连接用配线，将相邻的光电转换装置1的n型用配线材料302n与p型用配线材料302p电连接，将配线片300上的相邻的光电转换装置1相互电连接。由此，能够经p型用配线材料302p及n型用配线材料302n，将通过光入射到光电转换装置1的受光面而产生的电流取出至外部。
n型用配线材料302n和p型用配线材料302p只要由导电性材料构成即可，例如，可以是Cu、Al、Ag等中的任一种金属，或者也可以是以它们当中任一种金属作为主成分的合金等。
n型用配线材料302n和p型用配线材料302p的膜厚没有特别限定，例如优选为10μm以上、100μm以下。如果n型用配线材料302n和p型用配线材料302p的膜厚变得比10μm薄，则有时配线电阻会变高。另外，如果变得比100μm厚，则在将n型用配线材料302n及p型用配线材料302p与光电转换装置1进行贴合时需要加热。其结果是，如果变得比100μm厚，则由于n型用配线材料302n及p型用配线材料302p与光电转换装置1的硅基板101的热膨胀系数的差异等，导致配线片300的翘曲变大，因此n型用配线材料302n及p型用配线材料302p的膜厚更优选为100μm以下。
另外，也可以在n型用配线材料302n及p型用配线材料302p的表面的一部分，形成镍、金、铂、钯、银、锡、铟、ITO等导电性材料。通过这样构成，n型用配线材料302n及p型用配线材料302p与光电转换装置1的n型电极103n及p型电极103p的电连接良好，n型用配线材料302n及p型用配线材料302p的耐候性提高。n型用配线材料302n及p型用配线材料302p可以是1层构造，也可以是2层以上的多层构造。
此处，对上述的电极103间的距离d1优选为500μm以下的理由进行具体说明。
图5A(a)是示出如图5A(b)所示沿p型电极103p间的距离d1为300μm和500μm的光电转换装置的X轴方向照射激光，对各个光电转换装置中产生的激光束诱导电流(LBIC：LaserBeam Induced Current)进行测量的结果的图。下面，将距离d1＝300μm的光电转换装置设为光电转换装置A，将距离d1＝500μm的光电转换装置设为光电转换装置B。
图5A(a)的实线表示光电转换装置B的测量结果，虚线表示光电转换装置A的测量结果。图5A(a)的横轴表示光电转换装置A、B的截面的X轴方向的位置。另外，纵轴表示将光电转换装置A、B中的形成有p型电极103p的区域的p型非晶质半导体层1020p中产生的电流设为100％，对光电转换装置A、B的各自的电极间区域Dpa、Dpb中的电流进行标准化而得到的值(％)。
如图5A(a)中的实线及虚线所示，了解到在电极间区域Dpa、Dpb中，生成的电流减少。尤其是p型电极103p越远离，电极间区域Dpa、Dpb中的生成电流越变小。在光电转换装置B的情况下，在p型电极103p和p型电极103p之间的大致中间位置的生成电流减少到接近约70％。另外，光电转换装置A的情况下，在p型电极103p和p型电极103p之间的大致中间位置的生成电流减少到接近约80％。也就是说，电极间区域Dpa、Dpb中的生成电流的减少率与p型电极103p相距的距离成比例。
在p型非晶质半导体层1020p中形成有p型电极103p的区域和没有形成p型电极103p的区域分别在照射激光时生成同等的电流。然而，考虑到在电极间区域Dp中，生成的载子到达p型电极103p为止而发生消灭的比例大，生成的载子的收集比例减少，在电极间区域Dp中生成电流减少。
图5B示出与图5A分别地，制作在200μm～700μm之间改变距离d1的光电转换装置，对各光电转换装置照射激光并与上述同样地测量生成电流而得到的结果。此处的光电转换装置的p型非晶质半导体层1020p的X轴方向的长度为约30mm、p型电极103p的X轴方向的长度为约5mm。图5B中，将在距离d1为500μm的光电转换装置中，X轴方向的长度为30mm的p型非晶质半导体层1020p中的生成电流的合计设为100％，将其他的光电转换装置的X轴方向的长度30mm的p型非晶质半导体层1020p的生成电流的合计进行标准化。
根据图5B所示的电流值了解到，距离d1越变小，p型非晶质半导体层1020p上的p型电极103p占的面积越增加，从而变得容易收集电极间区域Dp的生成载子。另外，如图5B所示，以距离d1＝500μm为分界，与距离d1小于500μm的情况下的生成电流的减少率相比，距离d1大于500μm的情况下的生成电流的减少率变得更大。也就是说，距离d1＝500μm是生成电流的减少率发生变化的拐点，距离d1为500μm以下与距离d1大于500μm的情况相比，生成载子消灭的比例变小。因而，通过将距离d1设为500μm以下，能够降低生成载子的消灭，能够使转换效率提高。更优选地，通过将距离d1设为400μm以下，能够收集更多的载子。
接下来，参照图6A～6F，说明光电转换装置1的制造方法的一例。
首先，从大块的硅切出100～300μm的厚度的晶圆，进行用于除去晶圆表面的损伤层的蚀刻和用于调整厚度的蚀刻。在这些进行了蚀刻的晶圆的单面形成保护膜。保护膜例如由氧化硅、氮化硅等构成。使用NaOH、KOH等碱溶液(例如，KOH：1～5wt％，异丙醇：1～10wt％的水溶液)来对形成有保护膜的晶圆进行湿蚀刻。此时，通过向异性蚀刻在未形成保护膜的面101a形成纹理构造。通过在蚀刻后除去保护膜，生成图6A所示的硅基板101。
接下来，如图6B所示，在硅基板101的受光面101a形成抗反射膜104。以下，对抗反射膜104为层压氧化硅膜与氮化硅膜而得到的层压构造的情况进行说明。
在这种情况下，首先，使硅基板101的表面热氧化，在受光面101a形成氧化膜。其后，通过在受光面101a的氧化膜之上形成氮化硅膜，来形成抗反射膜104。硅基板101的氧化也可以采用湿处理及热氧化处理中的任一种。在湿处理的情况下，例如，将硅基板101浸渍到过氧化氢、硝酸或者臭氧水等中，其后，在干燥环境中加热到800～1000℃。另外，在热氧化处理的情况下，例如，在氧或者水蒸气的环境中将硅基板101加热到900～1000℃。氮化硅膜的形成能够通过溅镀法、EB(Electron Beam，电子束)蒸镀法、TEOS(TetraEthOxySilane，四乙氧硅烷)法等来进行。此外，也可以在硅基板101与氮化硅膜之间，依次形成并夹入i型非晶质半导体层102i以及n型非晶质半导体层1020n，但在这种情况下，在低温过程中进行溅镀处理。
接下来，在硅基板101的受光面101a的相反侧的背面，形成i型非晶质半导体层102i。i型非晶质半导体层102i的成膜例如采用等离子体CVD(Plasma Chemical VaporDeposition，等离子体化学气相沉积)法来进行。在这种情况下，被导入到等离子体CVD装置所具备的反应室的反应气体是硅烷气、氢气。然后，例如也可以采用将硅基板101的温度设为130～210℃、将氢气流量设为0～100sccm、将硅烷气体(SiH4)流量设为约40sccm、将反应室内的压力设为40～120Pa、将高频(13.56MHz)功率密度设为5～15mW/cm2的条件，来进行成膜。由此，如图6C所示，在硅基板101的整个背面形成i型非晶质半导体层102i。
接下来，在i型非晶质半导体层102i上配置图7所示的金属掩模500，形成p型非晶质半导体层1020p。金属掩模500具有用于形成p型非晶质半导体层1020p的多个开口部501。如图7所示，多个开口部501在X轴方向被间隔地配置，并且在Y轴方向隔着一定的间隔被配置。在Y轴方向相邻的开口部501和开口部501的间隔GA约为2mm以下。
在硅基板101中产生的载子(电子以及正电洞)的扩散长度为2mm左右。如果p型非晶质半导体部102p的间隔GA大于载子(电子以及正电洞)的扩散长度(约2mm)，则在p型非晶质半导体部102p与p型非晶质半导体部102p之间载子消灭，光电转换效率降低。本实施方式中，间隔GA为2mm以下，因此能够使载子不消灭，从而使光电转换效率提高。
金属掩模500也可以由不锈钢、铜、镍、包含镍的合金(例如，SUS430、42合金(42alloy)、或者因瓦合金(invar)材料等)、钼等金属构成。也可以采用由玻璃、陶瓷(氧化铝、氧化锆等)、有机薄膜等构成的掩模，来代替上述金属掩模500。另外，也可以采用对硅基板进行蚀刻而成的掩模。另外，金属掩模500的厚度优选为例如50μm～300μm左右。在这种情况下，金属掩模500不容易因磁力而弯曲或者浮起。
如果考虑硅基板101的热膨胀系数、原料成本，则金属掩模500更优选为42合金。关于金属掩模500的厚度，如果考虑制造成本，则一次性使用金属掩模500将变成问题。通过多次使用金属掩模500，能够抑制生产的运行成本，因此优选使金属掩模500再生而多次使用。在这种情况下，使用氢氟酸、NaOH来除去附着到金属掩模500的成膜物。
p型非晶质半导体层1020p例如采用等离子体CVD法来形成。被导入到等离子体CVD装置所具备的反应室的反应气体是硅烷气体、氢气以及用氢稀释了的二硼烷气体(二硼烷浓度例如为约2％)。在这种情况下，也可以采用将氢气流量设为0～100sccm、将硅烷气体流量设为40sccm、将二硼烷气体流量设为40sccm、将硅基板101的温度设为150～210℃、将反应室内的压力设为40～120Pa、将高频功率密度设为5～15mW/cm2的条件，来进行成膜。由此，如图6C所示，在i型非晶质半导体层102i上，在Y轴方向间隔地形成掺杂了硼(B)的p型非晶质半导体层1020p。此外，p型非晶质半导体层1020p在X轴方向也间隔地形成。
接下来，如图6D所示，在i型非晶质半导体层102i上形成n型非晶质半导体层1020n。将图8所示的金属掩模600配置在硅基板101的背面侧，例如采用等离子体CVD法来形成n型非晶质半导体层1020n。金属掩模600具有用于形成n型非晶质半导体层1020n的多个开口部601。如图8所示，多个开口部601在X轴方向被间隔地配置，并且在Y轴方向隔着一定的间隔被配置。在Y轴方向相邻的开口部601的间隔GB约为500～1500μm。金属掩模600也可设为具有与上述的金属掩模500同样的材料及厚度。
n型非晶质半导体层1020n例如采用等离子体CVD来形成。被导入到等离子体CVD装置所具备的反应室的反应气体是硅烷气体、氢气以及用氢稀释了的膦气体(膦浓度例如为1％)。在这种情况下，也可以采用将硅基板101的温度设为例如约170℃、将氢气流量设为0～100sccm、将硅烷气体流量设为约40sccm、将膦气体流量设为约40sccm、将反应室内的压力设为约40Pa、将高频功率密度设为约8.33mW/cm2的条件，来进行成膜。由此，如图6D所示，在X轴方向及Y轴方向间隔地形成掺杂了磷的n型非晶质半导体层1020n。
n型非晶质半导体层1020n与p型非晶质半导体层1020p可以不重合，n型非晶质半导体层1020n与p型非晶质半导体层1020p的一部分也可以重合。在n型非晶质半导体层1020n与p型非晶质半导体层1020p不重合的情况下，如图6D所示，隔着间隔K地形成p型非晶质半导体层1020p与n型非晶质半导体层1020n。p型非晶质半导体层1020p与n型非晶质半导体层1020n之间的区域被i型非晶质半导体层102i钝化，因此在硅基板101中产生的载子几乎不消灭。
另一方面，在n型非晶质半导体层1020n与p型非晶质半导体层1020p局部重合的情况下，在p型非晶质半导体层1020p与n型非晶质半导体层1020n之间，形成这些半导体层局部重合的重叠区域。然而，p型非晶质半导体层1020p与n型非晶质半导体层1020n的导电率低，因此在p型非晶质半导体层1020p与n型非晶质半导体层1020n之间电流不流动，不发生pn接合的短路。
接下来，n型非晶质半导体层1020n形成后，如图6E所示，在p型非晶质半导体层1020p及n型非晶质半导体层1020n上分别形成p型电极103p和n型电极103n。
在硅基板101上配置图9所示的金属掩模700，通过例如蒸镀法、溅镀法来形成p型电极103p和n型电极103n。金属掩模700具有用于形成n型电极103n的多个开口部701n和用于形成p型电极103p的多个开口部701p。开口部701p、701n的长边WL具有5mm～40mm的长度，短边WC具有0.3mm～2mm的长度。在短边WC方向相邻的电极103与电极103的间隔GC1，即p型电极103p与n型电极103n的间隙宽度L约为100～300μm。
n型电极103n及p型电极103p的膜厚优选为50nm～1μm，进一步优选为50nm～500nm。这是由于如果电极103变厚，则对硅基板101施加的应力变强，成为硅基板101翘曲的原因。由此，形成光电转换装置1。
金属掩模700与上述的金属掩模500同样，采用金属、陶瓷、玻璃、有机物等材料。根据用于金属掩模700的材料、加工方法，使用金属掩模700形成的电极103的端部难以如金属掩模700的开口部701p、701n那样成为四方的形状，而存在成为如下所示的形状的情况。
图10A～图10C是从上观察使用金属掩模700在p型非晶质半导体层1020p或n型非晶质半导体层1020n上形成的电极103的示意图。图10A中例示的电极103的端部向电极103的外侧圆弧状地突出而形成，具有带圆形的形状。另外，图10B中例示的电极103的端部具有向电极103的内侧圆弧状地凹陷的形状。另外，图10C中例示的电极103的端部具有向电极103的外侧变尖的形状。在图10A～图10C的情况下，相邻的电极103的端部的用虚线框示出的顶端之间的长度成为电极间的距离d1。像这样将连结2个电极103之间的最短距离设为电极间距离d1。
此外，在使用金属掩模500、600、700来形成p型非晶质半导体层1020p、n型非晶质半导体层1020n、电极103时，用磁铁使金属掩模与硅基板101密接。如果磁铁造成的磁场过强，则金属掩模会弯曲，从而难以将p型非晶质半导体层1020p、n型非晶质半导体层1020n、电极103形成为想要的形状。
图11是示出磁铁造成的磁场强度、金属掩模的开口部的长边和短边的长度比(纵横比)、金属掩模的弯曲量的关系的图。此外，该例中，使用将42合金用作材料，并具有300μm厚度的金属掩模。
图11中的曲线J示出在横轴的各磁场的强度下，将具有纵轴的各纵横比的金属掩模配置到硅基板101时，以硅基板101上的已定位置为基准，能否配置到10μm的范围内的边界。比曲线J右或上侧的区域A是无法将金属掩模配置到已定的范围内的区域，比曲线J左或下侧的区域B是能够将金属掩模配置到已定的范围内的区域。也就是说，区域A中，金属掩模受到的磁场影响强，无法将金属掩模配置到硅基板101的已定范围内，从而无法形成想要的形状的p型非晶质半导体层、n型非晶质半导体层以及电极。另一方面，区域B中，金属掩模受到的磁场影响弱，能够将金属掩模配置到硅基板101的已定范围内，从而能够形成想要的形状的p型非晶质半导体层、n型非晶质半导体层以及电极。
此外，将金属掩模配置到硅基板101上时，控制未达0.1mT的磁场是困难的，因此优选为使用至少0.1mT以上的磁场，但在量产光电转换装置时，更优选为使用1.0mT左右以上的磁场。因而，为了使用0.1mT以上的磁场以一定的精度得到想要的形状，如图11所示，金属掩模500、600、700的纵横比优选为300以下。因而，通过这些金属掩模形成的p型非晶质半导体层1020p、n型非晶质半导体层1020n以及电极103的长边和短边的长度比(纵横比)也为300以下。
在硅基板101的整个背面上形成的i型非晶质半导体层102i上，上述的第一实施方式中的光电转换装置1在面内方向交替地形成间隔地配置有多个n型非晶质半导体层1020n的n型非晶质半导体部102n、间隔地配置有多个p型非晶质半导体层1020p的p型非晶质半导体部102p。然后，n型非晶质半导体部102n及p型非晶质半导体部102p上分别配置有多个n型电极103n和多个p型电极103p，一p型非晶质半导体层1020p上配置有多个p型电极103p，一n型非晶质半导体层1020n上配置有多个n型电极103n。由此，在一个p型非晶质半导体层1020p上形成电极间区域Dp，在n型非晶质半导体部102n上形成电极间区域Dn。因此，与没有电极间区域Dp、Dn的情况相比，即与p型非晶质半导体层1020p及n型非晶质半导体层1020n上形成一连串的电极的情况相比，由于电极间区域Dp、Dn，电极103的自重所导致的应力、电极103的内部应力变小，即使硅基板101的厚度为200μm以下，也能够减少硅基板101的翘曲、弯曲。
另外，p型非晶质半导体部102p和n型非晶质半导体部102n分别间隔地配置多个p型非晶质半导体层1020p和多个n型非晶质半导体层1020n，在硅基板101上形成p型非晶质半导体层1020p和n型非晶质半导体层1020n的分离区域Sp、Sn。因此，与在硅基板101上没有分离区域Sp、Sn的情况相比，也就是说，与在p型非晶质半导体部102p和n型非晶质半导体部102n分别配置一连串的p型非晶质半导体层1020p、n型非晶质半导体层1020n的情况相比，通过分离区域Sp、Sn，p型非晶质半导体部102p和n型非晶质半导体部102n的应力变小，能够进一步减少硅基板101的翘曲、弯曲。
另外，在上述的第一实施方式的光电转换装置1中，相邻的p型电极103p之间、相邻的n型电极103n之间的电极间的距离d1为500μm以下，因此在电极间区域Dp、Dn中的生成载子的收集效率提高，能够使转换效率提高。
另外，在上述的第一实施方式的光电转换装置1的制造工序中使用的金属掩模500、600、700的开口区域的长边和短边的长度比(纵横比)为300以下。因此，利用磁场使这些金属掩模与硅基板101密接时，金属掩模由于磁场的影响而难以弯曲，能够以一定的精度使金属掩模与硅基板101密接。其结果，通过这些金属掩模，形成想要的形状的p型非晶质半导体层1020p、n型非晶质半导体层1020n及电极103。
＜第二实施方式＞
图12A是示出第二实施方式所涉及的光电转换装置的平面的示意图。另外，图12B是示出图12A所示的光电转换装置1A的C－C截面的示意图。光电转换装置1A与第一实施方式的光电转换装置1(参照图1)在以下方面不同。
如图12A及图12B所示，光电转换装置1A包括：形成一连串的p型非晶质半导体层1120p的p型非晶质半导体部112p、以及形成一连串的n型非晶质半导体层1120n的n型非晶质半导体部112n。也就是说，光电转换装置1A在硅基板101上没有形成分离区域Sp、Sn的方面与第一实施方式不同。
本实施方式所涉及的光电转换装置1A通过与第一实施方式同样的制造方法来形成，但图6C、图6D的工序中使用的金属掩模与第一实施方式不同。也就是说，在形成p型非晶质半导体层1120p的图6C的工序中，使用图13A所示的金属掩模510来代替金属掩模500。金属掩模510具有用于形成p型非晶质半导体层1120p的多个开口部511。另外，在形成n型非晶质半导体层1120n的图6D的工序中，使用图13B所示的金属掩模610来代替金属掩模600。金属掩模610具有用于形成n型非晶质半导体层1120n的多个开口部611。此外，该例中，p型非晶质半导体层1120p和n型非晶质半导体层1120n上配置的电极103的数量与第一实施方式相同，因此本实施方式中，使用与第一实施方式相同的金属掩模700，但使用设有与p型非晶质半导体层1120p和n型非晶质半导体层1120n上配置的电极103对应的数量的开口部的金属掩模即可。这些金属掩模510、610的开口部511、611的长边和短边之比(纵横比)与第一实施方式同样为300以下。
光电转换装置1A的情况下，与光电转换装置1相比，硅基板101容易受到n型非晶质半导体部112n及p型非晶质半导体部112p的应力。然而，在光电转换装置1A中，在一个p型非晶质半导体层1120p上也形成有多个p型电极103p，在n型非晶质半导体部112n上，在一个n型非晶质半导体层1120n上也形成有多个n型电极103n。此外，光电转换装置1A中的电极间的距离d1为500μm以下。因而，在光电转换装置1A中，在p型非晶质半导体112p及n型非晶质半导体部112n上，也分别形成有与电极103的数量对应的电极间区域Dp、Dn。因此，由于电极间区域Dp、Dn，电极103的自重所导致的应力、电极103的内部应力被缓和，能够减少电极103的应力所导致的硅基板101的翘曲、弯曲。
另外，光电转换装置1A没有分离区域Sp、Sn，在全部电极间区域Dp、Dn形成p型非晶质半导体层1120p或n型非晶质半导体层1120n。因此，硅基板101的钝化性没有被破坏，电极间区域Dp、Dn中的生成载子难以消灭，所以能够使转换效率提高。
＜第三实施方式＞
图14A是示出第三实施方式所涉及的光电转换装置的平面的示意图。另外，图14B是示出图14A所示的光电转换装置1B的D－D截面的示意图。
如图14A所示，光电转换装置1B在p型非晶质半导体部112p和n型非晶质半导体部112n上配置的电极103的数量不同的方面与第二实施方式的光电转换装置1A(图12A)不同。
也就是说，光电转换装置1B在n型非晶质半导体部112n上配置的n型电极103n的数量多于在p型非晶质半导体部112p上配置的p型电极103p的数量。因此，n型非晶质半导体部112n上形成的电极间区域Dn多于p型非晶质半导体部112p上形成的电极间区域Dp。在该例中，硅基板101使用n型的单晶硅基板，因此由光生成的电子是多数载子。因此，即使在像这样构成的情况下，载子的消灭的影响小，转换效率不容易降低。
另外，光电转换装置1B中，与光电转换装置1A相比，虽然p型非晶质半导体部112p中的电极间区域Dp少，但由于n型非晶质半导体部112n中的电极间区域Dn，对硅基板101施加的电极103所导致的应力被缓和，能够减少硅基板101的翘曲、弯曲。
此外，在形成光电转换装置1B的电极103的工序中，使用图15所示的金属掩模710来代替上述的金属掩模700。金属掩模710具有用于形成p型电极103p的多个开口部711p和用于形成n型电极103n的多个开口部711n。金属掩模710的开口部711p、711n的长边和短边之比(纵横比)与第一实施方式相同为300以下。
＜第四实施方式＞
图16A是示出第四实施方式中的光电转换装置的平面的示意图。另外，图16B是示出图16A所示的光电转换装置1C的E－E截面的示意图。在图16A及图16B中，对与第一实施方式相同的构成，附加与第一实施方式相同的符号。下面，对与第一实施方式不同的构成进行说明。
本实施方式中，如图16A及图16B所示，在如下方面与第一实施方式的光电转换装置1不同：在p型非晶质半导体部122p的p型非晶质半导体层1220p和n型非晶质半导体部122n的n型非晶质半导体层1220n上，设有多个沿Y轴方向形成为沟状的沟状部1221。
如图16B所示，在p型非晶质半导体层1220p中，沟状部1221的膜厚T1具有未形成沟状部1221的其他区域的膜厚T2的50％左右的厚度。虽省略图示，但n型非晶质半导体层1220n上的沟状部1221的膜厚也具有未形成沟状部1221的其他区域的膜厚的50％左右的厚度。沟状部1221的膜厚比其他区域薄，因此与未设有沟状部1221的一连串的p型非晶质半导体层1220p、n型非晶质半导体层1220n的情况相比，对硅基板101施加的p型非晶质半导体层1220p和n型非晶质半导体层1220n的应力被减轻，硅基板101的翘曲、弯曲被抑制。
本实施方式所涉及的光电转换装置1C通过进行与第一实施方式相同的制造工序来形成，但图6C及图6D所示的形成p型非晶质半导体层1220p及n型非晶质半导体层1220n的工序与第一实施方式不同。本实施方式中，与图6C的工序同样地，在形成了i型非晶质半导体层102i后，使用图17(a)所示的金属掩模520，通过等离子体CVD法来形成p型非晶质半导体层1220p。图17(b)是示出金属掩模520的F－F截面的示意图。
如图17(a)(b)所示，金属掩模520具有用于形成p型非晶质半导体层1220p的开口区域521。开口区域521具有用于形成沟状部1221以外的p型非晶质半导体层1220p的开口部521a、用于形成沟状部1221的凸部521b。
对凸部521b进行半蚀刻，使得深度(Z轴方向的长度)成为开口部521a的Z轴方向的长度的约1/2。凸部521b的X轴方向的长度为200μm以上、600μm以下，Y轴方向的长度为200μm以上、1500μm以下。
像这样，通过设置凸部521b，能够使开口区域521的长边和短边的长度比(纵横比)变小。其结果，金属掩模520的机械强度增加，即使在进行了金属掩模的清洗、加热的情况下，也能够抑制金属掩模520的翘曲。
另外，通过利用等离子体CVD法来将p型非晶质半导体层1220p进行成膜，反应气体绕进到半蚀刻的凸部521b的下侧，膜厚比在开口部521a成膜的p型非晶质半导体层1220p薄的p型非晶质半导体层1220p在凸部521b的下侧成膜。此外，虽然也根据凸部521b的大小而定，但在凸部521b的下侧成膜的p型非晶质半导体层1220p的膜厚也可以为在开口部521a成膜的p型非晶质半导体层1220p的30％～80％左右。
此外，虽然省略形成n型非晶质半导体层1220n的工序的具体说明，但在形成n型非晶质半导体层1220n的情况下，与形成p型非晶质半导体层1220p的工序同样地，也使用具有用于形成n型非晶质半导体层1220n的开口区域的金属掩模，通过等离子体CVD法来将n型非晶质半导体层1220n成膜即可。然后，在n型非晶质半导体层1220n形成后，进行第一实施方式的图6E所示的工序。由此，形成光电转换装置1C。
光电转换装置1C的p型非晶质半导体层1220p的沟状部1221的硼的浓度高于其他区域，n型非晶质半导体层1220n的的沟状部1221的磷的浓度高于其他区域。也就是说，沟状部1221的p型非晶质半导体层1220p和n型非晶质半导体层1220n的膜厚变薄，但掺杂物浓度变得高于其他区域。因此，p型非晶质半导体层1220p及n型非晶质半导体层1220n的长边方向(X轴方向)的导电性变高，能够高效地收集在沟状部1221生成的载子。
此外，第四实施方式中，对在p型非晶质半导体层1220p及n型非晶质半导体层1220n的双方形成沟状部1221的例子进行了说明，但在p型非晶质半导体层1220p和n型非晶质半导体层1220n中的至少一者的非晶质半导体层形成沟状部1221即可。即使是像这样构成的情况，因为一个非晶质半导体层所导致的应力变小，所以能够减轻硅基板101的翘曲、弯曲。
＜第五实施方式＞
图18A是表示第五实施方式中的光电转换装置的平面的示意图。另外，图18B是示出图18A所示的光电转换装置1D的G－G截面的示意图。在图18A、图18B中，对与第四实施方式相同的构成，附加与第四实施方式相同的符号。下面，对与第四实施方式不同的构成进行说明。
如图18B所示，光电转换装置1D在p型非晶质半导体层1220p、n型非晶质半导体层1220n形成与第四实施方式相同的沟状部1221，并且，在i型非晶质半导体层122i上，在与沟状部1221对应的位置沿Y轴方向形成沟状部1222。
如图18B所示，在i型非晶质半导体层122i的沟状部1222的膜厚M1变得比沟状部1222以外的区域的膜厚M2薄，因此对硅基板101施加的i型非晶质半导体层122i的应力被减轻，能够进一步抑制硅基板101的翘曲、弯曲。
本实施方式所涉及的光电转换装置1D通过进行与第一实施方式相同的制造工序来形成，但图6C及图6D所示的、分别形成i型非晶质半导体层122i及p型非晶质半导体层1220p和n型非晶质半导体层1220n的工序与第一实施方式不同。也就是说，本实施方式中，在图6A的工序之后，在硅基板101的受光面形成了抗反射膜104后(参照图6B)，与第一实施方式同样地，在硅基板101的背面将i型非晶质半导体层102i成膜。然后，在i型非晶质半导体层102i成膜后，在i型非晶质半导体层102i上涂布抗蚀剂并进行图案化，对形成沟状部1222的区域进行了半蚀刻后，除去抗蚀剂。由此，在硅基板101的背面，形成有膜厚薄的沟状部1222的i型非晶质半导体层122i被形成(参照图19)。
然后，i型非晶质半导体层122i形成后，与第四实施方式同样地，在i型非晶质半导体层122i上配置金属掩模710，通过等离子体CVD法来形成p型非晶质半导体层1220p(参照图20)。
p型非晶质半导体层1220p形成后，与第四实施方式同样地，形成n型非晶质半导体层1220n，进行第一实施方式的图6E的工序。由此形成光电转换装置1D。
上述的第五实施方式中，在p型非晶质半导体层1220p、n型非晶质半导体层1220n形成沟状部1221，并且在i型非晶质半导体层122i形成沟状部1222。因此，p型非晶质半导体层1220p和n型非晶质半导体层1220n的应力，加上i型非晶质半导体层122i的应力被缓和，硅基板101的翘曲、弯曲被进一步抑制。
此外，在第五实施方式中，对在p型非晶质半导体层1220p、n型非晶质半导体层1220n上形成沟状部1221的例子进行了说明，但在p型非晶质半导体层1220p和n型非晶质半导体层1220n中的至少一者的非晶质半导体层形成沟状部1221即可。在这种情况下，i型非晶质半导体层122i中，与在一个非晶质半导体层上形成的沟状部1221对应的位置形成沟状部1222即可。即使是像这样构成的情况，一个非晶质半导体层所导致的应力变小，与未形成沟状部1222的情况相比，i型非晶质半导体层122i的应力也变小，因此能够减轻硅基板101的翘曲、弯曲。
＜第六实施方式＞
本实施方式中，对具备上述的第一实施方式到第五实施方式中的至少1个光电转换装置的光电转换模组进行说明。图21是示出第六实施方式所涉及的光电转换模组的构成的概略图。光电转换模组1000包括：多个光电转换装置1001、盖体1002、以及输出端子1003、1004。
多个光电转换装置1001也可以应用例如对光电转换装置1、1A～1D中的任一个接合了配线片而得到的光电转换装置。另外，可以在配线片上阵列状地配置任一种光电转换装置并串联连接，也可以并联连接或者组合串联与并联地连接，来代替串联连接。
盖体1002由耐候性的盖体构成，覆盖多个光电转换装置1001。盖体1002例如包含在光电转换装置1001的受光面侧设置的透明基材(例如玻璃等)、在光电转换装置1001的背面设置的背面基材(例如，玻璃、树脂片等)、以及填充所述透明基材与所述树脂基材之间的间隙的密封材(例如EVA等)。
输出端子1003与配置于串联连接的多个光电转换装置1001的一端的光电转换装置1001连接。
输出端子1004与配置于串联连接的多个光电转换装置1001的另一端的光电转换装置1001连接。
此外，对光电转换模组1000而言，只要多个光电转换装置1001中的至少一个是由第一～第五实施方式的光电转换装置中的任一个构成，则不限定于上述构成，而能够采取任意的构成。
＜第七实施方式＞
图22A是示出第七实施方式所涉及的太阳光发电系统的构成的概略图。太阳光发电系统1100包括：光电转换模组阵列1101、连接箱1102、功率调节器1103、分电盘1104和功率计1105。在太阳光发电系统1100中，能够附加“家庭能源管理系统(HEMS：Home EnergyManagement System)”、“建筑能源管理系统(BEMS：Building Energy ManagementSystem)”等功能。由此，能够进行太阳光发电系统1100的发电量的监视、与太阳光发电系统1100连接的各电子机器类的耗电量的监视、控制等，能够削减能源消耗量。
连接箱1102与光电转换模组阵列1101连接。功率调节器1103与连接箱1102连接。分电盘1104与功率调节器1103以及电子机器1110连接。功率计1105与分电盘1104以及商用电力系统连接。
光电转换模组阵列1101将太阳光转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力供给到连接箱1102。
连接箱1102接收光电转换模组阵列1101所产生的直流电力，并将该接收到的直流电力供给到功率调节器1103。
功率调节器1103将从连接箱1102接收到的直流电力转换成交流电力，并将该转换成的交流电力供给到分电盘1104。
分电盘1104将从功率调节器1103接收到的交流电力和/或经功率计1105接收到的商用电力供给到电子机器1110。另外，分电盘1104在从功率调节器1103接收到的交流电力多于电子机器1110的消耗电力时，将多余的交流电力经功率计1105供给到商用电力系统。
功率计1105对从商用电力系统流向分电盘1104的方向的功率进行计测，并且对从分电盘1104流向商用电力系统的方向的功率进行计测。
图23是示出图22A所示的光电转换模组阵列1101的构成的概略图。参照图23，光电转换模组阵列1101包含多个光电转换模组1120和输出端子1121、1122。
多个光电转换模组1120阵列状地排列，并串联连接。多个光电转换模组1120分别由图21所示的光电转换模组1000构成。
输出端子1121与位于串联连接的多个光电转换模组1120的一端的光电转换模组1120连接。
输出端子1122与位于串联连接的多个光电转换模组1120的另一端的光电转换模组1120连接。
对太阳光发电系统1100的动作进行说明。光电转换模组阵列1101将太阳光转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力经连接箱1102而供给到功率调节器1103。
功率调节器1103将从光电转换模组阵列1101接收到的直流电力转换成交流电力，并将该转换成的交流电力供给到分电盘1104。
分电盘1104在从功率调节器1103接收到的交流电力为电子机器1110的消耗电力以上时，将从功率调节器1103接收到的交流电力供给到电子机器1110。然后，分电盘1104将多余的交流电力经功率计1105而供给到商用电力系统。
另外，分电盘1104在从功率调节器1103接收到的交流电力少于电子机器1110的消耗电力时，将从商用电力系统接收到的交流电力以及从功率调节器1103接收到的交流电力供给到电子机器1110。
此外，本实施方式的太阳光发电系统不限于图22A所示的构成，只要使用第一实施方式到第五实施方式所涉及的光电转换装置中的任一个，则也可以是任意的构成。另外，如图22B所示，也可以将功率调节器1103与蓄电池1106连接。在这种情况下，能够抑制由日照量的变动导致的输出变动，并且即使是没有日照的时间段，也能够供给在蓄电池1106中蓄电的电力。蓄电池1106也可以内置在功率调节器1103中。
＜第八实施方式＞
图24A是示出第八实施方式所涉及的太阳光发电系统的构成的概略图。太阳光发电系统1200包括：子系统1201～120n(n为2以上的整数)、功率调节器1211～121n以及变压器1221。太阳光发电系统1200是规模比图22A、22B所示的太阳光发电系统1100大的太阳光发电系统。
功率调节器1211～121n分别与子系统1201～120n连接。
变压器1221与功率调节器1211～121n及商用电力系统连接。
子系统1201～120n分别由模组系统1231～123j(j为2以上的整数)构成。
模组系统1231～123j分别包含光电转换模组阵列1301～130i(i为2以上的整数)、连接箱1311～131i及集电箱1321。
光电转换模组阵列1301～130i分别由与图22A所示的光电转换模组阵列1101相同的构成组成。
连接箱1311～131i分别与光电转换模组阵列1301～130i连接。
集电箱1321与连接箱1311～131i连接。另外，子系统1201的j个集电箱1321与功率调节器1211连接。子系统1202的j个集电箱1321与功率调节器1212连接。以下，同样地，子系统120n的j个集电箱1321与功率调节器121n连接。
模组系统1231的i个光电转换模组阵列1301～130i将太阳光转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力分别经连接箱1311～131i而供给到集电箱1321。模组系统1232的i个光电转换模组阵列1301～130i将太阳光转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力分别经连接箱1311～131i而供给到集电箱1321。以下，同样地，模组系统123j的i个光电转换模组阵列1301～130i将太阳光转换成电而产生直流电力，并将该产生的直流电力分别经连接箱1311～131i而供给到集电箱1321。
然后，子系统1201的j个集电箱1321将直流电力供给到功率调节器1211。
子系统1202的j个集电箱1321同样地将直流电力供给到功率调节器1212。
以下，同样地，子系统120n的j个集电箱1321将直流电力供给到功率调节器121n。
功率调节器1211～121n分别将从子系统1201～120n接收到的直流电力转换成交流电力，并将该转换成的交流电力供给到变压器1221。
变压器1221从功率调节器1211～121n接收交流电力，对该接收到的交流电力的电压等级进行转换并供给到商用电力系统。
此外，本实施方式的太阳光发电系统不限于图24A所示的构成，只要使用第一实施方式到第五实施方式所涉及的光电转换装置中的任一个，则也可以是任意的构成。
另外，如图24B所示，可以将功率调节器1211～121n与蓄电池1213连接，也可以在功率调节器1211～121n中内置蓄电池1213。在这种情况下，功率调节器1211～121n能够对从集电箱1321接收到的直流电力的一部分或者全部适当地进行功率转换，并在蓄电池1213中进行蓄电。在蓄电池1213中蓄电的功率根据子系统1201～120n的发电量而被适当地供给到功率调节器1211～121n侧，并且被适当地进行功率转换并供给到变压器1221。
<变形例>
以上，对本发明的第一～第五实施方式所涉及的光电转换装置、以及在第六～第八实施方式中使用第一～第五实施方式的任意光电转换装置的光电转换模组及太阳光发电系统进行了说明。本发明的光电转换装置不仅仅限定为上述的各实施方式，而可在发明的范围内进行各种变更。另外，各实施方式可适当组合来实施。
(1)在上述的第一实施方式～第八实施方式中，对光电转换装置中的硅基板101的导电类型为n型的情况进行了说明，但硅基板101也可以是p型。
(2)就上述的第一实施方式～第八实施方式的光电转换装置而言，对在硅基板101的受光面上形成抗反射膜104的例子进行了说明，但也可不形成抗反射膜104。另外，也可形成扩散了高浓度n型掺杂物的n+层来代替抗反射膜104。或者，也可在硅基板101的受光面和抗反射膜104之间形成扩散了高浓度n型掺杂物的n+层。另外，也可在硅基板101和抗反射膜104之间依次形成并夹入i型非晶质半导体层102i及非晶质半导体层102n。
(3)就上述的第一实施方式～第五实施方式的光电转换装置而言，对在硅基板101的背面的整个面形成了i型非晶质半导体层后，在i型非晶质半导体层之上形成p型非晶质半导体层，其后形成n型非晶质半导体层的例子进行了说明，但p型非晶质半导体层和n型非晶质半导体层的形成顺序并不限定于此。例如，也可在形成了i型非晶质半导体层后，在i型非晶质半导体层之上形成n型非晶质半导体层，其后在i型非晶质半导体层之上形成p型非晶质半导体层。
(4)就上述的第一实施方式～第八实施方式的光电转换装置而言，对在硅基板101的受光面形成纹理的例子进行了说明，但也可在硅基板101的背面形成纹理。

Claims (5)

1.一种光电转换装置，其特征在于，包括：
半导体基板；
第一非晶质半导体部，其形成于所述半导体基板的一个面侧，形成有至少一个第一非晶质半导体层，所述第一非晶质半导体层具有第一导电类型；
第二非晶质半导体部，其形成于所述半导体基板的所述一个面侧，且在所述半导体基板的面内方向与所述第一非晶质半导体部相邻地形成，形成有至少一个第二非晶质半导体层，其中，所述第二非晶质半导体层具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；
多个第一电极，其相间隔地配置于所述第一非晶质半导体部之上；以及
多个第二电极，其相间隔地配置于所述第二非晶质半导体部之上，
在一个所述第一非晶质半导体层之上，配置有多个所述第一电极，在一个所述第二非晶质半导体层之上，配置有多个所述第二电极。
2.如权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，
所述第一非晶质半导体部形成有相间隔地配置的多个第一非晶质半导体层，在所述多个第一非晶质半导体层的每一个之上，配置有至少一个所述第一电极，
所述第二非晶质半导体部形成有相间隔地配置的多个第二非晶质半导体层，在所述多个第二非晶质半导体层的每一个之上，配置有至少一个所述第二电极。
3.如权利要求1或2所述的光电转换装置，其特征在于，
相邻的所述第一电极和所述第一电极之间或相邻的所述第二电极和所述第二电极之间的距离为500μm以下。
4.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的光电转换装置，其特征在于，
所述半导体基板具有所述第一导电类型，
在所述第一非晶质半导体部上配置的所述第一电极的数量多于在所述第二非晶质半导体部上配置的所述第二电极的数量。
5.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的光电转换装置，其特征在于，
在所述第一非晶质半导体层及所述第二非晶质半导体层中的至少一者的半导体层或者在所述第一电极及所述第二电极中的至少一者的电极中的所述多个第一电极或所述多个第二电极的排列方向的长度为与所述排列方向正交的方向的长度的300倍以下。
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